RU2783798C1

RU2783798C1 - Wind power plant

Info

Publication number: RU2783798C1
Application number: RU2022106861A
Authority: RU
Inventors: Александр Федорович Дохов
Original assignee: Александр Федорович Дохов
Filing date: 2022-03-16
Publication date: 2022-11-17

Abstract

FIELD: wind energy.

SUBSTANCE: invention relates to the field of wind energy, in particular to the designs of engines with an axis of rotation perpendicular to the direction of the wind. The wind power plant contains a mast, a base, a stepping hybrid motor, a pulley. The base consists of two rods with fixed blades fixed along and racks located along the edges. A rubber cord is stretched between the uprights, which is wrapped around a pulley. The pulley is connected to the rotor of the stepper hybrid motor, which is mounted on one end of a fixed base, which is a rectangular element. The other end is attached to the top of the mast. The pulley is located above the base with rods and blades.

EFFECT: providing a simple design, increasing efficiency and the ability to work at low wind speeds.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к конструкциям двигателей с осью вращения, перпендикулярной направлению ветра. Ветряные двигатели могут быть использованы в ветроэлектрических агрегатах небольшой мощности.The invention relates to the field of wind energy, in particular to the designs of engines with an axis of rotation perpendicular to the direction of the wind. Wind turbines can be used in small power wind turbines.

Известен ветровой двигатель с вертикальной осью вращения (патент на изобретение RU 2013648, опубл. 30.05.1994), содержащий вертикальный ротор с осями, установленные на осях под углом ϕ к вертикали поворотные лопасти, соединены с упругими элементами с возможностью поворота, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, каждая поворотная лопасть соединена посредством упругого элемента с концом соседней оси с возможностью поворота на угол ϕ+90^o в одном направлении при сопротивлении упругих элементов и на угол 90^o-ϕ в противоположном направлении, при котором упругие элементы не оказывают сопротивления повороту лопастей. Недостатком известной конструкции ветродвигателя является ее сложность и низкий КПД.A wind motor with a vertical axis of rotation is known (patent for invention RU 2013648, publ. 05/30/1994), containing a vertical rotor with axes mounted on the axes at an angle ϕ to the vertical, rotary blades connected to elastic elements with the possibility of rotation, characterized in that , in order to increase the efficiency, each rotary blade is connected by means of an elastic element to the end of the adjacent axis with the possibility of turning through an angle ϕ+90 ^o in one direction with the resistance of the elastic elements and through an angle of 90 ^o -ϕ in the opposite direction, in which the elastic elements do not exert blade turning resistance. The disadvantage of the known design of the wind turbine is its complexity and low efficiency.

Известна конструктивно оптимизированная ветротурбина с наклонной или горизонтальной осью (патент на изобретение WO2015171347 от. 2015-11-12), содержащий башню, осевой ветровой ротор, установленный на башне; множество растяжек, поддерживающих башню; где растяжки крепятся к башне над линией ротора; и ось ветрового ротора наклонена в вертикальной плоскости таким образом, что осевая линия башни вращается с отражением плоскостности вращения над башней. Недостатком известной конструкции ветродвигателя является сложность конструкции и потребность в высокой скорости пускового ветра.Known structurally optimized wind turbine with an inclined or horizontal axis (patent for invention WO2015171347 from. 2015-11-12), containing a tower, an axial wind rotor mounted on the tower; many stretch marks supporting the tower; where guy wires are attached to the tower above the rotor line; and the axis of the wind rotor is tilted in a vertical plane such that the center line of the tower rotates to reflect the flatness of rotation above the tower. The disadvantage of the known design of the wind turbine is the complexity of the design and the need for high speed starting wind.

Известен карусельный ветродвигатель (патент на полезную модель RU 109807, опубл. 27.10.2011 Бюл. № 30), содержащий расположенные на мачте ветроколесо с профилированными лопастями на концах, ступицу, установленную соосно с валом, маховик, посредством механической передачи соединенный с генератором, отличающийся тем, что ветроколесо, выполненное в виде стержня с неподвижно закрепленными лопастями в форме полуцилиндра, и маховик установлены на валу, выполненном с возможностью вращения внутри неподвижной ступицы, на которой закреплена площадка для механической передачи и генератора Недостатком известной конструкции карусельного ветродвигателя является низкий КПД и потребность в высокой скорости пускового ветра.A carousel wind turbine is known (utility model patent RU 109807, publ. 27.10.2011 Bull. No. 30), containing a wind wheel located on the mast with profiled blades at the ends, a hub mounted coaxially with the shaft, a flywheel connected to a generator by means of a mechanical transmission, differing the fact that the wind wheel, made in the form of a rod with fixed blades in the form of a half-cylinder, and the flywheel are mounted on a shaft, made with the possibility of rotation inside a fixed hub, on which a platform for mechanical transmission and a generator is fixed. in high starting wind speed.

В основу изобретения поставлена задача создания простого и эффективного ветродвигателя, в котором обеспечивается достижение технического результата – обеспечение простой конструкции, увеличение КПД и возможность работы при низкой скорости ветра.The invention is based on the task of creating a simple and efficient wind turbine, which ensures the achievement of a technical result - providing a simple design, increasing efficiency and the ability to work at low wind speeds.

Поставленная задача решается тем, что ветряная энергетическая установка содержит мачту, основание, шаговый гибридный двигатель, шкив, при этом основание состоит из двух стержней с закрепленными вдоль неподвижными лопастями и расположенными по краям стойками, между которыми натянут резиновый шнур, который обмотан через шкив, шкив соединен с ротором шагового гибридного двигателя, который установлен на одном краю неподвижного основания, представляющего собой прямоугольный элемент, другим краем который закреплен на верхней части мачты, и который расположен над основанием со стержнями и лопастями. Более эффективная выработка энергии осуществляется с помощью шкива и резинового шнура, выполняющих функцию мультипликатора, которые позволяют увеличить эффективность вращения ротора шагового гибридного двигателя.The problem is solved by the fact that the wind power plant contains a mast, a base, a stepping hybrid motor, a pulley, while the base consists of two rods with fixed blades fixed along the edges and racks located at the edges, between which a rubber cord is stretched, which is wound around a pulley, a pulley connected to the rotor of the hybrid stepper motor, which is installed on one end of the fixed base, which is a rectangular element, the other end of which is fixed on the top of the mast, and which is located above the base with rods and blades. More efficient power generation is provided by the pulley and rubber cord acting as a multiplier, which can increase the rotation efficiency of the hybrid stepper motor rotor.

Особенностью является то, что при осуществлении половины оборота основания меняется направление вращения шкива в противоположную сторону и передается энергия от натяжения резинового шнура на ротор шагового гибридного двигателя.The peculiarity is that when the base is half-turned, the direction of rotation of the pulley changes in the opposite direction and energy is transferred from the tension of the rubber cord to the rotor of the stepping hybrid motor.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема (вид сбоку) ветряной энергетической установки, на фиг.2 – схема (вид сверху) ветряной энергетической установки.The essence of the claimed invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a diagram (side view) of a wind power plant, figure 2 - diagram (top view) of a wind power plant.

Ветряная энергетическая установка содержит основание 1, которое закреплено на мачте 2 с помощью подшипника качения 3. Основание установки состоит из четырёх прямоугольных элементов, которые соединены между собой, образуя параллелограмм, внутри которого закреплен подшипник качения 3. Две противоположные стороны параллелограмма имеют продолжение в виде стержней. Установка содержит два стержня. На стержнях вдоль закреплены неподвижные (жестко зафиксированные) лопасти 4. По краям основания установки закреплены стойки 5, между которыми натянут резиновый шнур 6. Резиновый шнур 6 обмотан один раз через шкив 7. Шкив 7 имеет округлую форму и имеет канавку для размещения резинового шнура 6, что позволяет шнуру не соскальзывать со шкива. Шкив 7 соединен с ротором шагового гибридного двигателя 8, закрепленного к неподвижному основанию 9 шагового двигателя 8, которое расположено над основанием 1 ветряной энергетической установки. Неподвижное основание 9 шагового двигателя 8 представляет собой прямоугольный элемент, один край которого закреплен на верхней части мачты 2, на другом краю расположен шаговый гибридный двигатель 8.The wind power plant contains a base 1, which is fixed on the mast 2 using a rolling bearing 3. The base of the installation consists of four rectangular elements that are interconnected, forming a parallelogram, inside which the rolling bearing 3 is fixed. Two opposite sides of the parallelogram have a continuation in the form of rods . The installation contains two rods. Fixed (rigidly fixed) blades 4 are fixed along the rods. Racks 5 are fixed along the edges of the installation base, between which a rubber cord 6 is stretched. , which allows the cord not to slip off the pulley. The pulley 7 is connected to the rotor of the stepping hybrid motor 8 fixed to the fixed base 9 of the stepper motor 8, which is located above the base 1 of the wind power plant. The fixed base 9 of the stepper motor 8 is a rectangular element, one edge of which is fixed on the top of the mast 2, and the stepper hybrid motor 8 is located on the other edge.

Шаговый гибридный двигатель 8 подключен по силовому кабелю 10 к силовому шкафу 11.Stepping hybrid motor 8 is connected via power cable 10 to power cabinet 11.

Мачта и силовой шкаф расположены на фундаменте 12.The mast and power cabinet are located on foundation 12.

Лопасти могут быть выполнены из различных материалов и разных форм, в зависимости от мест и условий использования установки.The blades can be made of various materials and different shapes, depending on the places and conditions of use of the installation.

Ветряная энергетическая установка работает следующим образом.Wind power plant operates as follows.

Основание устанавливается на мачту 2. Воздушный поток попадает на поверхность лопастей 4 и приводит в движение основание 1 установки, одновременно с которым с помощью резинового шнура 6 посредством механической передачи вращается и шкив 7. Вращение от шкива передается через ротор к шаговому гибридному двигателю 8. При этом при каждом полуобороте меняется направление вращения шкива в противоположную сторону и происходит натяжение резинового шнура 6, а затем его сокращение, при котором передаётся часть энергии от натяжения на ротор шагового гибридного двигателя 8. Таким образом увеличивается КПД установки.The base is installed on the mast 2. The air flow hits the surface of the blades 4 and drives the base 1 of the installation, at the same time, with the help of a rubber cord 6, the pulley 7 also rotates through a mechanical transmission. The rotation from the pulley is transmitted through the rotor to the stepping hybrid motor 8. When at the same time, with each half-turn, the direction of rotation of the pulley changes in the opposite direction and the rubber cord 6 is tensioned, and then it is reduced, during which part of the energy from the tension is transferred to the rotor of the stepping hybrid motor 8. Thus, the efficiency of the installation increases.

Стартовая скорость устройства по данному изобретению составляет 1,5 м/с.The starting speed of the device according to the invention is 1.5 m/s.

При диаметре изделия 1,2 м, выдаваемая моментальная мощность при скорости ветра 1,5 м/с составляет 1 Вт.With a product diameter of 1.2 m, the output instantaneous power at a wind speed of 1.5 m/s is 1 W.

За счет эффекта мультипликации вращение шкива больше вращения лопасти в 8 раз, что подтверждает повышенный КПД.Due to the multiplication effect, the rotation of the pulley is 8 times greater than the rotation of the blade, which confirms the increased efficiency.

Claims

Wind power plant, characterized in that it contains a mast, a base, a stepping hybrid motor, a pulley, while the base consists of two rods with fixed blades fixed along the edges and racks located at the edges, between which a rubber cord is stretched, which is wound through a pulley, the pulley is connected with a hybrid stepper motor rotor, which is installed on one end of a fixed base, which is a rectangular element, the other end of which is fixed on the top of the mast and which is located above the base with rods and blades.